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利用光化学法来分离提纯稀土元素
作者:稀土抛光粉 来源:www.tongda-mat.com 点击:4671次 时间:2018-10-24
 

  众所周知,一些智能手机和电脑显示器里面的组件都会有一些稀土金属组成。开采和提纯这些金属总是避免不了一些浪费且能源密集的工艺流程。因此需要开发新型工艺来解决这个问题。先前研究已经表明,特定的稀土元素能够吸收那些可以改变它们的化学行为的光能从而使它们更容易分离。现在,研究人员已经揭示了某些分子结构是如何提高这种光驱动化学分离稀土元素铈的效率。

 

这17种稀土元素在有相似的化学性。从天然来源中提纯这种所需元素的方法将会产生大量的废物。比如提纯一吨稀土元素会产生大量酸性和放射性产物。而且这些过程还是能源密集型的。因此,明白如何有效地利用光来分离选定的稀土在一定程度上可以减少浪费和降低成本。开发光驱动化学方法回收铕和其他稀土的这种新技术,也是使这些关键稀土元素供应链多样化的一个重要方向。

 

稀土元素材料在照明、显示器、生物传感器、激光、电动汽车和智能手机等技术中具有不可替代的作用。然而,用常规溶剂萃取或离子交换色谱法分离稀土既耗时又需要大量成本,而且还是不可持续的。以光化学为基础的分离法已被证实是一种很有前景的预处理步骤,它可以将被氧化还原过的活性稀土(特别是铕)从石混合物中分离出来。

 

利用光化学方法回收铕和其他稀土的新方法也是使供应链多样化的一个重要方向。在稀土元素中,铈、钐、铕、镱等元素可通过相应的电子在4f-5d轨道上进行跃迁从而吸收光能。目前的光还原分离方法并不实用,因为它们需要高强度的光源。控制和利用这些元素的在4f-5d轨道上的跃迁对于实现光氧化还原分离稀土来说具有重要意义。最近,来自宾夕法尼亚大学和布法罗大学的一组研究人员开展了一项联合的实验和计算研究,以了解和控制发光铈配合物的光物理原理。

 

研究小组设计并合成了一系列铈(III)配合物,这些配合物能够识别关键的结构特征,从而能够预测和调节的量子产率,既而提高亮度。此外,研究小组还对胍酸酯-酰胺和胍酸酯-芳氧基发光铈(III)配合物进行了全面的计算分析。计算数据为这些化合物的斯托克斯位移(发光颜色)的差异提供了合理性依据。这些定量的结构-发光模型预计将有助于那些含稀土的产品进行光氧化还原分离,使其4f-5d轨道的电子跃迁可以在可见光和紫外光范围内被调谐和开发,从而实现高效、绿色和低成本的光化学分离。


 
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